Verfahrenstechnik 5-6/2022

PERSPEKTIVE STAMMZELLEN

PERSPEKTIVE STAMMZELLEN AUS DEM BIOREAKTOR Alzheimer. Unheilbar. Eine Krankheit, die allein in Deutschland 1,6 Mio. Menschen betrifft. Und die Zahl der Erkrankten wird weiter steigen. Die Forschung arbeitet mit Hochdruck daran, um den Betroffenen zu helfen. Ihr neuestes Werkzeug: gezüchtete Stammzellen. Die Zellen eines heranwachsenden Embryos haben eine faszinierende Eigenschaft: Sie können sich in beliebige andere Zelltypen verwandeln – in Herzmuskelzellen, Nervenzellen und vieles mehr. Experten sprechen dabei von pluripotenten Stammzellen. Ist der Körper des Menschen fertig entwickelt, verlieren die Zellen diese Eigenschaft. Seit einigen Jahren jedoch lassen sich Körperzellen von Erwachsenen künstlich in den embryonalen Zustand zurückversetzen. Diese „induzierten pluripotenten Stammzellen“ (iPS) sind ein wichtiges Werkzeug der Biotechnologen. So lassen sich kranken, erwachsenen Menschen Körperzellen entnehmen und daran dann Medikamente testen. Da iPS-Zellen das Erbgut des Patienten in sich tragen, lässt sich sehr gut feststellen, welche Medikamente bei ihm Wirkung zeigen könnten. Das Problem besteht darin, dass sich iPS-Zellen und daraus abgeleitete Zellen bisher nicht in großem Maßstab in hoher Qualität herstellen lassen. Noch fehlt es an standardisierten Produktionslinien und Verfahren für die industrielle Fertigung, die zudem die regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllen. Genau daran arbeitet das neue Fraunhofer-Projektzentrum für Stammzellprozesstechnik SPT in Würzburg. ZELLEN WACHSEN AUF HYDROGELEN Weltweit verwenden Wissenschaftler heute meist harte, glatte Oberflächen für die Kultivierung. Darauf konnten beispielsweise künstliche Herzmuskelzellen erzeugt werden, die tatsächlich kontrahieren. Doch verhalten sie sich bei genauerer Betrachtung anders als die Zellen in der gewohnten Körperumgebung. Sie reagieren zum Beispiel kaum auf Hormone wie Adrenalin, durch das sie eigentlich schneller schlagen müssten. Das Fraunhofer-SPT-Team schafft jetzt bessere Kulturbedingungen, damit sich am Ende Gewebe mit natürlichem Verhalten bildet. Statt harter Oberflächen kommen beispielsweise weiche Oberflächen-Beschichtungen aus Hydrogelen sowie dreidimensionale „biomimetische Strukturierungen“ zum Einsatz, die sich mit modernen 3-D-Druckverfahren herstellen lassen. Besonders an der iPS-Zell-Kultivierung ist der Einsatz von Bioreaktoren, in denen die Zellen frei in einer Nährlösung beziehungsweise auf den entsprechenden Trägerstrukturen schwebend heranwachsen. In diesen Reaktoren könnten sich die Zellen beispielsweise auf kleinen Mikro-Sphären aus Hydrogelen kultivieren lassen. Auch sei es möglich, dass die Zellen zu kleinen dreidimensionalen Aggregaten heranwüchsen und so miteinander interagierten. Das entspreche dann bereits recht gut dem natürlichen Wachstum eines Gewebeverbands. Autorin: Britta Widmann, Fraunhofer-Gesellschaft, München Bild: Fraunhofer-Projektzentrum SPT www.fraunhofer.de 10 verfahrenstechnik 2022/05-06 www.verfahrenstechnik.de

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